一种水生植物的资源化利用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水生植物的资源化利用方法，属于环保技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，我国地表水环境受到严重污染，给水环境质量、水生态安全和饮用水安全等都带来了诸多危害，城市内河及相关河道的水资源保护、水污染治理和水生态修复迫在眉睫。利用水生植物原位修复水体的技术正逐渐被运用于水体修复治理工程。
[0003]为了避免水生植物残体分解腐烂，消耗水中的溶解氧，引起水体的二次污染，需要及时对其进行收割，由此会产生大量的水生植物废弃物。常用的水生植物废弃物处置手段是填埋、就地堆放或焚烧，而这些处理方式违背了建立资源节约型、环境友好型社会的初衷，污染环境的同时又割断了绿地生态系统的物质循环和能量流动。可见，采取不当旳手段进行处理，不仅会影响城市人居环境的美观，还会污染大气、土壤以及地下水，对环境造成永久的危害。如何处理和利用数量巨大的水生植物废弃物，俨然成为植物生态修复技术中亟待解决的问题之一。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水生植物的资源化利用方法，该方法的原材料采用水生植物废弃物，既解决了填埋、就地堆放或焚烧等常用的水生植物废弃物处置手段带来的环境问题，又丰富了水生植物的资源化利用方式，充分发挥水生植物的价值。同时，水生植物的有机物质更容易分解，表现为较高的碳矿化速率，有利于生产高效多菌复合生态肥。
[0005]实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0006]一种水生植物的资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0007]1)植物性饲料的生产过程:
[0008]1-1)原料预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎，破碎至粒度< 20mm，得到第一破碎原料；
[0009]1-2)饲料生产:将第一破碎原料输送到处理池中，采用氨化、青贮和微化之中的任一生产方式对第一破碎原料进行处理，得到植物性饲料；
[0010]1-3)将步骤1-2)得到的植物性饲料喂养畜禽；畜禽的粪便将被用于生物质能源的生产过程和高效多菌复合生态肥的生产过程；
[0011]2)生物质能源的生产过程:
[0012]2-1)堆怄预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎，破碎至粒度< 30mm，得到第二破碎原料；将第二破碎原料输送至堆怄池，然后加入步骤1-3)产生的畜禽粪便，进行为期3-7天的堆怄预处理；畜禽粪与第二破碎原料的质量比为1:1;
[0013]2-2)原料混合:将经过步骤2-1)堆怄预处理后的原料和水按照重量比为2:3进行混配，得到第一混合料，使第一混合料的碳氮质量比为20-30:1，总固体含量(TS)浓度为30% -40% ;同时投加重量占第一混合料总重量的20% -30%的接种物和重量占第一混合料总重量的0.1% -0.5%的氮素抑制剂；
[0014]2-3)干式厌氧发酵:由螺杆栗将料液栗入干式厌氧发酵反应器内进行发酵，控制发酵温度为55°C _60°C，发酵时间为15-25天；
[0015]2-4)沼气综合利用:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼气通过气体收集装置储存在气体储罐中，以平衡沼气生产中的波动；
[0016]3)高效多菌复合生态肥的生产过程:
[0017]3-1)原料准备:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼渣从干式厌氧发酵反应器中输出至固液分离装置中进行脱水，得到复合生态肥基料；
[0018]3-2)混料配料:将步骤3-1)所得的沼渣与水按照重量比为1:1进行混配，得到第二混合料，使第二混合料的含水率为50%-60%,并加入占第二混合料总质量的2% -3%的复合微生物菌剂；
[0019]3-3)高温好氧堆肥:将混配好的原料输入高温好氧堆肥装置，装置内温度为68°C _72°C，持续时间为6-8天，达到腐熟后，得到第一半成品肥料；
[0020]3-4)中温好氧堆肥:将步骤3-1)所得的复合生态肥基料输入中温好氧堆肥装置，装置内温度为50°C，持续时间为5-6天，达到腐熟后，得到第二半成品肥料；
[0021]3-5)机械造粒与包装:先对第二半成品肥料进行灭菌和干燥，使肥料的含水量<20% ;然后将第一半成品肥料和第二半成品肥料混合后经造粒系统进行造粒处理，使得肥料的粒度< 10_，最后包装即得高效多菌复合生态肥。
[0022]作为优选，在步骤1-2)中，
[0023]所述氨化是指在步骤1-1)中的第一破碎原料中加入尿素，使得纤维素、半纤维素和木质素分离，结构更为疏松，水生植物秸杆利用率提高。具体操作:现将纯尿素和水按质量比为1:10的比例配制尿素水溶液，再将尿素水溶液和步骤1-1)中的第一破碎原料按质量比为1:5的比例混合，在氨化池中密封处理7-21天，氨化池温度保持在20°C -30°C ；
[0024]所述青贮是指利用微生物的发酵作用，产生酸性环境，抑制微生物的繁衍，是目前处理量最大的一种方式。具体操作:先用喷壶对每100kg的步骤1-1)中的第一破碎原料喷水15kg，再在每100kg第一破碎原料中加5kg尿素，搅拌均匀后，压实后密封在青贮池中，青贮40-60天便可用来饲喂；
[0025]所述微化是在步骤1-1)中的第一破碎原料中加入高效活性发酵菌种，通过增加微生物的数量加速纤维素、半纤维素和木质素分解转化，将第一破碎原料转化为湿润膨胀和柔软的饲料。
[0026]作为优选，步骤2-2)中，所述接种物的投加量占第一混合料总重量的25% ;高温好氧堆肥过程是由数个微生物群体共同降解有机废弃物而实现固体废弃物无害化的动态过程，这些微生物的表面积体积比大，群落结构演替迅速，代谢强度高，在降解废弃物过程中起主导作用。采用“外源接种法”，其可以增加原料的微生物，缩短堆肥周期，提高堆肥产品质量。接种物的类型和接种量直接影响了微生物对物料的利用效率，堆肥过程中通过加入微生物菌剂或有效的自然材料能够明显促进堆肥的反应进程在堆肥中，进行人为接种分解有机物能力强的微生物，可以提髙初期堆肥中有效微生物总数，缩短堆肥时间，加快堆肥材料的腐熟进程，且形成高温有助于消灭某些病原体、虫卵和杂草种子等。
[0027]作为优选，步骤2-2)中，所述氮素抑制剂为磷酸盐或过磷酸钙。在堆肥过程中，可以加入磷酸盐、过磷酸钙等，均可吸附氨气，有效减少堆肥过程中氮素损失和提高堆肥产品品质Ο
[0028]作为优选，步骤2-2)中，所述总固体含量(TS)为35 %。TS是指试样在一定温度下蒸发至干时所余留的固体物的总量，是溶解性固体和悬浮性固体包括胶状体的总量，它的组成包括有机化合物、无机化合物及各种生物体。固体含量太高，许多影响微生物活性的条件就更为严格，较高固体浓度增加了有机负荷，反应传质效果差。TS浓度在30-40%是比较理想的干物质浓度，因为干物质浓度在30-40%范围的原料经厌氧发酵，可保证获得较高的产甲烷量，又可大大减少厌氧发酵后脱水的困难。其中，所述总固体含量(TS)为35%，效果最佳。
[0029]作为优选，步骤2-2)中，所述碳氮比(C/N)为25。C/N是影响厌氧发酵效率的重要因素，众多研究表明在沼气发酵过程中，以20-30为宜。堆肥初始的值一般在20-30比较适宜，过高(超过35)，微生物必须经过多次生命循环，先将过量的碳消化掉，直到C/N达到一个合适范围供其进行新陈代谢。如果C/N过低，特别是在pH值和温度高的情况下，堆体中的氮将以氨气的形式挥发出去，而且堆肥产品还会给农作物生长带来不利影响。
[0030]作为优选，步骤2-2)中，所述含水率为55%。堆肥过程中含水率是非常重要的影响因素，合适的湿度是保持微生物活性的必要条件。堆肥的起始含水率一般为50% -60%,如果水分过低，不利于微生物的生长繁殖，若水分过高，则容易堵塞堆料中的空隙，影响与氧气的接触